Công thức lực hấp dẫn và 5 bài tập kèm theo (có đáp án)

Định luật vạn vật hấp dẫn được định nghĩa như sau: Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng đồng thời tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng”. Định luật vạn vật hấp dẫn là định luật được nhà vật lý vĩ đại nhất thế giới - Isaac Newton khám phá ra. Trong định luật này, Newton khẳng định rằng tất cả mọi vật ở trong vũ trụ đều sẽ hút nhau với một lực được gọi là lực hấp dẫn. Để có thể hiểu rõ hơn về định luật này cũng như công thức lực hấp dẫn, hãy cùng với Dự báo thời tiết tìm hiểu trong bài viết này các bạn nhé.

Định nghĩa lực hấp dẫn

Lực hấp dẫn là lực có tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật. Lực hấp dẫn phổ biến và có nhiều ý nghĩa thực tiễn nhất chính là lực hấp dẫn giữa trái đất và các vật ở trên trái đất.

Công thức lực hấp dẫn

Như khái niệm chúng tôi đã nêu ở phần 1, “ Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng đồng thời tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng”. Để biểu trưng cho định luật vạn vật hấp dẫn, chúng ta sẽ sử dụng công thức dưới đây:

Trong công thức trên:

• Fhd: Lực hấp dẫn (N)
• M1 và m2 là khối lượng của hai chất điểm
• r: khoảng cách giữa 2 chất điểm
• G = 6,67.10-11 Nm2/kg2: hằng số hấp dẫn.

Lưu ý: Các bạn cần phải nắm rõ ý nghĩa của từng kí hiệu. Nhờ đó, việc học thuộc công thức lực hấp dẫn sẽ đơn giản hơn và tránh được các sai lầm trong quá trình áp dụng vào tính toán

Các đặc điểm của lực hấp dẫn

Để có thể hiểu được cặn kẽ lực hấp dẫn, ngoài việc phải tìm hiểu về công thức lực hấp dẫn, ta phải tìm hiểu 3 phương diện sau đây:

• Lực hấp dẫn là lực hút.
• Điểm đặt của lực hấp dẫn: Đặt tại trọng tâm của vật (chất điểm).
• Giá của lực hấp dẫn: Là đường thẳng đi qua tâm 2 vật.

Lưu ý: Định luật vạn vật hấp dẫn sẽ chỉ đúng khi khoảng cách giữa hai vật lớn hơn nhiều so với kích thước của chúng hoặc các vật đồng chất dạng hình cầu. Thông thường, trong bài toán luôn thỏa mãn hai điều kiện trên.

Tìm hiểu về trọng lực

Trọng lực của một vật chính là lực hấp dẫn giữa vật đó và Trái đất. Trọng lực được đặt vào trọng tâm của vật. Khi chúng ta thả rơi một vật có khối lượng m ở độ cao h so với mặt đất thì trọng lượng P tác dụng lên vật sẽ là:

Lực này sẽ truyền cho vật m một gia tốc rơi tự do g. Dựa vào định luật II Newton, ta có: P=m.g

Như chúng tôi đã giới thiệu thì lực hấp dẫn của Trái Đất lên mọi vật được xem là lực hấp dẫn có vai trò nhiều nhất. Và còn được gọi là trọng lực.

Định nghĩa gia tốc rơi tự do

Từ công thức lực hấp dẫn cũng như các công thức đã được giới thiệu ở trên, ta suy ra:

g chính là gia tốc rơi tự do. Thông thường, trong các bài tập, gia tốc rơi tự do được lấy xấp xỉ bằng 10, nhưng đôi khi cũng có thể là 9.8 m / s^2

Những vật ở gần Trái Đất có tác động như thế nào bởi lực hấp dẫn?

Khi h<<R, ta có công thức:

( h<<R đồng nghĩa với h nhỏ hơn R rất rất nhiều)

Gia tốc rơi tự do g không chỉ phụ thuộc vào vĩ độ mà còn phụ thuộc vào cả độ cao cũng như độ sâu so với mặt đất.

Bài tập công thức lực hấp dẫn

Câu 1: Phát biểu nào sau đây là sai?

1. Lực hấp dẫn trùng với phương của đường thẳng nối hai chất điểm.
2. Lực hấp dẫn có điểm đặt tại mỗi chất điểm.
3. Lực hấp dẫn của hai chất điểm là một cặp lực trực đối.
4. Lực hấp dẫn của hai chất điểm là một cặp lực cân bằng.

Đáp án: D

Câu 2: Vật m được đặt ở nơi có gia tốc trọng trường là g. Biểu thức nào dưới đây miêu tả chính xác về mối liên hệ?

1. Trọng lực có độ lớn được xác định bởi công thức P = mg.
2. Điểm đặt của trọng lực chính là trọng tâm của vật.
3. Trọng lực tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
4. Trọng lực chính là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật.

Đáp án: C

Câu 3: Biết gia tốc rơi tự do tại đỉnh núi và chân núi lần lượt là 9,809 m/s2 và 9,810 m/s2. Xem Trái Đất là đồng chất và chân núi có khoảng cách với tâm Trái Đất là 6370 km. Hãy tìm độ cao của ngọn núi làm tròn số.

1. 324,7 m.
2. 640 m.
3. 649,4 m.
4. 325 m.

Đáp án: A

Câu 4: Hai quả cầu có khối lượng là 20 kg, bán kính 10 cm, khoảng cách giữa hai tâm: 50 cm. Biết rằng số hấp dẫn là G. Tính độ lớn lực tương tác hấp dẫn giữa chúng, biết rằng đây là hai quả cầu đồng chất.

A. 1,0672.10-8 N.

B. 1,0672.10-6 N.

C. 1,0672.10-7 N.

D. 1,0672.10-5 N.

Đáp án: C

Câu 5: Ở mặt đất một vật có trọng lượng là 10 N. Nếu chuyển vật này ở độ cao cách Trái Đât một khoảng R (R là bán kính Trái Đất) thì trọng lượng của vật sẽ bằng bao nhiêu? Hãy chọn đáp án chính xác nhất (Có thể làm tròn số)

1. 1 N.
2. 2,5 N.
3. 5 N.
4. 10 N.

Đáp án: B

Xem thêm: Công thức gia tốc hướng tâm - Vật lý 10

Như vậy, chúng ta đã cơ bản tìm hiểu xong về công thức lực hấp dẫn. Hãy cố gắng làm bài tập thật nhiều để có thể nhuần nhuyễn công thức này bạn nhé. Hãy đón đọc những bài viết tiếp theo của trang dự báo thời tiết để có thêm nhiều kiến thức hữu ích nhé